Международный консорциум, включающий более 50 институтов, на днях анонсировал амбициозный проект по сбору высококачественных последовательностей генома 66 000 видов позвоночных по всей Земле, включая млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыбу. Общий проект обойдется в 600 миллионов долларов, но и пропорции у него, так сказать, библейские.
Проект геномов позвоночных (Vertebrate Genomes Project, VGP) организует консорциум под названием Genome 10K, или G10K. Как следует из названия, эта группа первоначально планировала секвенировать геномы не менее 10 000 видов позвоночных животных, но теперь, благодаря огромным успехам и снижению стоимости технологий секвенирования генов, G10K, решила поднять ставки и секвенировать как самцов, так и самок каждого из приблизительно 66 000 видов на Земле.
Сколько земных видов можно спасти, если погибнет 99%?
Создатели проекта объявили о новых целях во время конференции G10K 2018, которая проводилась в Университете Рокфеллера в Нью-Йорке. Проект будет включать более 150 экспертов из 50 институтов и 12 стран.
Вместе с объявлением представили 14 новых высококачественных геномов видов, представляющих все пять классов позвоночных, включая геномы большой подковообразной летучей мыши, канадской рыси, утконоса, колибри Анны, попугая какапо (которых осталось всего 150), черепахи пустыни Гуд, хвостатой червяги (странной амфибии, похожей на змею) и анабаса. Эти 14 геномов и другие, собранные в рамках проекта, будут доступны ученым для целей исследования.
VGP — это не просто секвенирование геномов животных. Как и проект генома человека (Human Genome Project), это предприятие определенно осуществит прорывы в высококачественном секвенировании и сборке генома, что приведет к понижению стоимости и уменьшению ошибок. Проект также займется важными вопросами в биологии и медицине, что сразу же станет полезно для изучения эволюции, геномики и консервационной биологии. Полный каталог позвоночных видов Земли мог бы послужить защитой от вымирания — как для предотвращения вымирания, так и для возможного восстановления видов в будущем.
Оливер Райер, соучредитель G10K и директор Института консервационных исследований при зоопарке Сан-Диего, говорит, что у VGP есть потенциал «трансформировать все сферы биологии». Он считает, что ученые смогут понять причины вымирания, а также появление вредных мутаций, инбридинга и генетических узких мест. Люди получат возможность сохранить свое биологическое наследие.
Когда G10K был запущен 10 лет назад, его члены понятия не имели, сколько времени потребуется, чтобы секвенировать геномы достаточного качества, чтобы заниматься наукой и это было доступно.
«Я невероятно взволнован, потому что у нас теперь есть все рычаги, чтобы сделать все правильно», говорит Дэвид Хаусслер, соучредитель G10K и директор Института геномики при Калифорнийском университете в Санта-Круз. «Теперь у нас нет причин этого не делать».
Для создания высококачественных сборок генома, команда VGP отдает предпочтение «длинным записями», нежели коротким, то есть когда технологии секвенирования производят длинные фрагменты генетических данных. Из них проще было бы собирать ДНК-последовательности в целые хромосомы. Вместо того, чтобы работать с головоломкой из миллионов отдельных кусочков, длинные записи приведут к головоломке из тысяч таковых.
Кроме того, ученые будут воздерживаться от объединения мужских и женских хромосом в один геном — обычная практика, которая приводит к слишком большим ошибкам. Вместо этого команда будет собирать как отцовскую, так и материнскую ДНК отдельных особей в процессе фазирования. Каждый вид будет собираться по отдельности и так, чтобы работу не нужно было повторять в будущем.
«Долгожданные достижения в секвенировании позволяют начать секвенирование ДНК буквально de novo (с нуля)», говорят ученые.
И действительно, не так давно это стоило миллионы долларов и требовало многих лет для завершения генома даже одного животного. Новые технологии секвенировании в скором времени позволят создавать целый геном за одну неделю, говорит Адам Филиппи, представитель Ассамблеи G10K. В настоящее время секвенирование ДНК нового вида обходится порядка 30 000 долларов.
Новые последовательности геномов будут храниться в базе данных Genome Ark («Ковчег»), цифровой открытой библиотеке геномов.
